糖蜜的處理工藝
糖蜜通常具有80-90Bx的白利糖度和超過50%的糖含量。在發酵之前，它們必須用水稀釋，這在技術上稱為稀釋。稀釋糖蜜的濃度隨生產過程和操作而變化。通常，糖蜜稀釋的工藝條件如下:
(1)單濃縮工序的稀糖液濃度為22%~25%。
⑵雙倍濃縮過程中酵母稀糖液的65，438+02% ~ 65，438+04%。
基本稀糖溶液33%~35%
(2)糖蜜稀釋法
糖蜜的稀釋方法可分為分批法和連續法:
1.間歇稀釋法
糖蜜的間歇稀釋在稀釋槽中進行；攪拌器連接到稀釋箱。如果工廠有原有的糖化鍋設備，糖化鍋壹般作為稀釋設備。
糖蜜間歇稀釋法是將糖蜜泵入高位槽，用秤稱重，然後流入稀釋槽。同時加入壹定量的水，開啟攪拌器攪拌均勻，得到所需濃度的稀糖溶液，過濾後可用於酵母培養和發酵。
連續稀釋法
中國糖蜜酒精廠大多采用連續稀釋法，糖蜜的連續稀釋是通過連續稀釋器進行的。常用的連續稀釋器有以下兩種:
(1)無攪拌器的連續稀釋器，它是壹個圓柱形管，沿管的長度方向有幾個穿孔擋板和壹個篩板。為了更好地將糖蜜與水混合，每塊板上的孔是交錯的，即壹個孔在上部，另壹個孔在下部，使液體在流動過程中以湍流的方式運動。擋板上的孔的直徑根據裝置中液體的湍流來計算。隔板固定在壹對水平軸上，可以和軸壹起拆卸下來進行清洗。安裝稀釋器時，出口壹端通常向下傾斜，混合效果好，省電。
(2)立式連續稀釋器這種稀釋器也是壹個圓柱形的管子，利用橫截面積的不斷變化來保證稀釋器內液體的湍流流動，以達到糖蜜和水均勻混合的目的。當糖蜜被連續稀釋時，首先，糖蜜被泵送到高位槽，然後在壓力下流到稀釋器，與來自另壹高位槽的熱水混合。保證壹定濃度的稀糖液是連續稀釋器運行的關鍵。稀糖濃度的調節由相應的閥門手動控制。在大型工廠中，它由可以調節水和糖蜜流量的聯動泵控制。
(3)計算稀釋過程中添加到糖蜜中的水量
稀釋糖蜜時，控制稀糖液的濃度是關鍵環節。為了配制壹定濃度的稀糖溶液，準確計算所需的加水量和糖蜜量，通常可采用以下公式計算:
Pc=V d c1
其中p是指糖蜜的量(千克)
c-糖蜜濃度(Bx)
v-稀釋糖溶液的體積(kg)
d-稀糖溶液的比重
c 1-稀糖溶液的濃度(Bx)
所需糖蜜量:
p = V d C 1/℃
稀釋定律中加入的水量是w，
W = yd-p。
∫v d = PC/c 1。
W=PC/C1-P
∴ W = P (C-C1)/C1考慮到糖蜜中灰分、膠體物質等雜質多，有害微生物的汙染，營養成分的缺乏以及適宜酸度的調整，因此，糖蜜在稀釋的同時，必須進行酸化、滅菌、澄清和添加營養物質。間歇稀釋操作規則逐項執行。在中國糖蜜酒精廠，糖蜜澄清常采用連續稀釋熱酸法，酸化、滅菌、營養添加和澄清同時進行。
1.糖蜜酸化
糖蜜用酸酸化的目的是防止雜菌的繁殖，加速糖蜜中灰分和膠體物質的沈澱，調節稀糖液的酸度，使之適合酵母的生長。因為甘蔗糖蜜是微酸性的，甜菜糖蜜是微堿性的，酵母發酵的最適pH是pH4.0-4.5，所以技術上要求糖蜜稀釋時加酸。對於甜菜糖蜜來說，加酸可以使其中的Ca++生成硫酸鈣沈澱，從而加速糖蜜中的膠體物質與灰分壹起沈澱去除。
加酸的方法各地略有不同。通常，在分批發酵中，通常加入酸來稀釋糖溶液。糖蜜中也直接加酸，但這種方法在國內很少使用。在中國糖蜜酒精廠，當糖蜜稀釋到40-60%時，加酸，然後加熱澄清，取清液稀釋。這樣既能提高酸的殺菌效果，又能加速沈澱，減少酸化設備的體積，提高設備的利用率。其優點是:糖蜜只需稀釋壹次，簡化了生產工藝，有利於自動化；加酸可以在室外進行，降低廠房高度；不需要設置單獨的酸管道。但缺點是:由於糖蜜的粘度高，為了保證糖蜜和酸的混合均勻，必須有專門的混合器；酸化後儲存時，儲罐的罐壁必須塗上清漆或pvc板等耐酸材料。糖蜜酸化時，壹般用硫酸酸化，也可以用鹽酸。但使用鹽酸時，後期生產過程中不會產生沈澱，硫酸鹽是生產設備結垢的主要原因之壹。用鹽酸酸化後回收的酵母顏色較好，因為Cl-離子可以起到壹定的漂白作用，但鹽酸具有腐蝕性，在沒有耐酸材料的情況下，很難使用鹽酸。
加酸的量和方法壹般因糖蜜的種類而異。甘蔗糖蜜稀釋時，可直接加入0.2-0.3%稀糖液的濃硫酸混勻，加酸量(比重1.86，66Be工業硫酸)為2-3.5升/1噸糖蜜；或者0.7升/1m3發酵醪。甜菜糖蜜大部分是堿性的，所以用酸量比甘蔗糖蜜多。對於單濃縮工藝，堿性稀糖液壹般不加酸，而酵母稀糖液的酸度應在6-7。
甜菜糖蜜中的有機堿(-NH2)與酸反應時會釋放出劇毒的黃褐色氣體NO2。為避免中毒，酸化池必須有排氣孔，酸化段應有良好的通風設備。
糖蜜的滅菌。
糖蜜往往會汙染大量微生物，包括野生酵母、白色念珠菌、乳酸菌等。為了防止糖液被細菌感染，保證發酵正常進行，除了加酸提高糖液酸度外，最好進行滅菌處理。有兩種消毒方法:
(1)加熱滅菌:蒸汽加熱至80-90℃65438±0小時，從而達到滅菌的目的。稀糖溶液的加熱除了殺菌外，也有利於澄清，但加熱處理需要大量的蒸汽和額外的冷卻澄清設備，不適合壹般工廠。
⑵藥物防腐劑中國糖蜜酒精廠常用的防腐劑有:漂白粉，用量為每噸糖蜜200-500克；甲醛，用量為每噸糖蜜600毫升40%甲醛；氟化鈉，其用量為醪液的0.065438±0%；五氯酚鈉，用量為0.004%。五氯酚鈉的結構式如右。使用時要註意，它在酸性環境下分解成五氯酚和鈉鹽，所以要添加到未酸化的糖蜜稀釋液中。
在中國吉林新華糖廠酒精車間，采用多種藥物對細菌汙染嚴重的糖蜜進行消毒，分別添加了含量為92%的五氯酚鈉0.0004、含量為40%的甲醛0.084和漂白粉0.006。結果表明，五氯酚鈉的效果最好，其次是漂白粉和甲醛。
近年來，抗菌物質也被用於防止發酵過程中雜菌的汙染。蘇聯的壹些酒精廠使用了壹種叫做乳黴素的抗菌物質，它是從紫色放線菌135/1的菌絲體中分離出來的。當發酵液中加入L-20 μ g/ml(溶於50%乙醇溶液)時，可以抑制乳酸菌的活性，而不影響黴菌和酵母的生長。在糖蜜發酵中添加0.005%的乳酸菌素不影響酒精的產量和質量，但對乳酸菌有很好的抑制作用。
3.糖蜜的澄清。
糖蜜中含有大量的膠體物質、灰分等懸浮物，對酵母的生長和酒精發酵都是有害的，應盡可能地去除。糖蜜的澄清方法如下:
(1)加酸通風沈澱法，又稱冷酸通風處理法。將糖蜜用水稀釋至50Bx左右，加入0.2%~0.3%濃硫酸，通入壓縮空氣65438±0小時，靜置8小時，取出上清液制備糖液。通風可以驅除有害氣體，如SO2或NO2、揮發性酸和其他揮發性物質。另壹方面可以增加糖液中的氧含量，提高糖液的溶氧系數，有利於酵母的增殖。
⑵熱酸處理法在較高的溫度和酸度下，對糖蜜中的有害微生物有較強的殺菌作用，對膠體物質和灰分雜質有澄清沈澱作用。使用熱酸處理，酸化、滅菌和澄清通常同時進行，在原糖蜜的稀釋中使用階段稀釋法。第壹階段，用60℃溫水將糖蜜稀釋至55~58Bx，加入濃硫酸調節酸度至pH 3.0 ~ 3.8，然後靜置5 ~ 6小時。在第二階段，將酸化的糖溶液稀釋至酵母培養液的所需濃度12-14%，並且通過連續稀釋器加水壹次將用於發酵醪的糖蜜稀釋至所需濃度。然後流入主發酵罐。
另外，國內某酒精廠熱酸通風沈澱的操作流程是:將糖蜜用水稀釋至40%的濃度，然後加入壹定量的硫酸，調節pH至4.0-4.5，放入澄清池中加熱至80-90℃，通風30分鐘，然後在70-80℃下靜置澄清8-12小時，取出上清液冷卻。得到的沈澱物可以用4-5倍的水充分攪拌，然後靜置4-5小時。獲得的澄清液體可用作下壹次糖蜜稀釋的水，殘渣被丟棄。從凈化效果來看，這種方法優於冷酸通風處理法。但這種方法的缺點是澄清時間長，需要更多的澄清桶，占地面積大，耗費大量勞動力。為了減少設備腐蝕，不需要冷卻設備，縮短生產周期，在大規模生產中采用冷酸通風沈澱法比較合適。國內壹些工廠嘗試添加聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑澄清酒曲稀糖液，可大大縮短澄清時間。聚丙烯酰胺由大約40，000個丙酰胺單體CH2=CH-CONH2組成。
加入絮凝劑加速澄清沈澱的工藝操作為:先將糖蜜用水稀釋40-50Bx，加入壹定量的硫酸調節pH至pH3.0-3.8，加熱至65438±000℃，加入8ppm PAM，攪拌均勻，絮凝澄清65438±0小時，取上清液配制稀糖液。
國內大部分糖蜜酒精廠只考慮澄清用作母液的稀糖液，不澄清基礎糖液，這樣可以大大簡化生產，提高效率。
(3)機械分離法采用壓濾法或離心分離法。
4.添加營養素
酵母生長繁殖需要壹定的氮源、磷源、生長素、鎂鹽等。新鮮的甘蔗汁或甜菜汁原本含有足夠的酵母所需的含氮化合物、磷酸鹽和生長素，但由於糖和糖蜜的處理，大部分都消失了。由於制糖方法不同，糖蜜中含有不同的成分。稀糖液中往往缺乏酵母營養物質，不僅直接影響酵母的生長，還會影響酒精的產量。因此，有必要對糖蜜進行分析，檢查其是否缺乏營養成分，了解其缺乏程度，然後適當添加必要的營養成分。
(1)需要添加到甘蔗糖蜜中的營養物和生長素；對於酵母，需要添加氮源、磷源、鎂鹽和生長素。
①根據酵母細胞的數量和糖蜜中的含氮量可以計算出氮源的需求量。例如，壹毫升成熟酵母醪中含有654.38+0.5億個酵母細胞，即壹升含有654.38+0.5億個酵母，每千克酵母的酵母細胞重量為654.38+0.500× 0.07 = 654.38+0.5克。
已知鮮酵母含氮量為2.1%，故每公斤酵母醪含氮量為10×0.021 = 0.21g，制備壹公斤酵母醪所用糖蜜為150 g..
甘蔗糖蜜含氮0.5%左右，其中氨基氮和其他能被酵母利用的氮只有20%~25%，即150g糖蜜中含有0.15g能被利用的氮，甘蔗糖蜜中的氮不能滿足酵母生長繁殖的需要，所以要在甘蔗糖蜜中添加氮源。
中國甘蔗糖蜜酒精廠廣泛使用硫酸銨(NH4)2SO4作為氮源，因為銨容易被酵母消化，用量為每噸糖蜜含氮量21%的硫酸銨+0.0-1.2 kg，即0.1%~0.12%，四川內江常用。有些工廠添加尿素，尿素的含氮量是46%，所以用量可以適當減少，壹般是硫酸銨的壹半。
有些工廠添加酵母自溶物作為稀糖液的補氮。分離出的酒精酵母泥在35%~40℃下放置，使酵母細胞自溶，酵母細胞被細菌的蛋白酶分解成氨基酸作為氮源的補充，使硫酸銨用量減少3/4。
有些工廠添加麩曲作為氮源的補充。麩皮含有豐富的蛋白質，但不能被酵母直接利用。比如利用蛋白質分解能力強的曲黴制作麩曲，在50℃加熱6小時，蛋白質可以分解成可溶性氮，曲黴還可以合成酵母所需的生長素。因此，添加麩曲不僅可以補充稀糖液中的氮源，還可以補充生長素，可以大大節省硫酸銨和尿素。
(2)磷源中國甘蔗糖蜜酒精廠添加的磷酸鹽大多使用鈉鹽、鉀鹽、銨鹽和鈣鹽。由於溶液呈酸性，適合酵母的生長繁殖和酒精發酵，壹般使用過磷酸鈣，用量為糖蜜的0.25-0.3%。
③鎂鹽的存在不僅可以促進酵母的生長繁殖，擴大生長素的效能，同時還可以促進酒精發酵，因為激酶的催化反應離不開Mg++，酵母的生長素需要鎂鹽* * *才能發揮作用。因此，在酒精發酵生產中添加鎂鹽對提高發酵率具有現實意義。中國糖蜜酒精廠通常添加硫酸鎂，用量為糖蜜的0.04-0.05%。
氯化鎂或硝酸鎂單獨加到稀糖溶液中沒有作用，但與硫酸銨壹起使用時有促進作用。
④生長素酵母必需的生長素有維生素B1、維生素B2、煙酸、肌醇、生物素、泛酸等。各種糖蜜中的生長素由於制糖過程中的高溫蒸發或糖蜜處理過程中的加熱而被破壞，所以適當添加酵母生長素是合適的，壹般添加適量的玉米漿、米糠或帕拉布蘭克曲的自溶物作為酵母生長素的補充。但從生產實踐來看，生長素對酵母菌株的選育、分離和馴化的要求並不突出，因此生長素的添加很少用於大規模生產。但對於低純度糖蜜和劣質糖蜜的酒精發酵，對生長素的要求值得關註。
(3)甜菜糖蜜中需要添加的營養鹽，通常氮源充足，唯獨缺磷酸鹽。按每升酵母醪含氮量0.21g計算，制備每升酵母醪所用糖蜜為150g，甜菜糖蜜含氮量約為1.5-3g。已知甜菜糖蜜中50%的氮可以在通氣時被酵母利用，即150g糖蜜中含有0.75-1.5g的有效氮，是需要量的6倍，所以甜菜糖蜜在通氣下壹般不缺氮。但在不通氣培養酒曲時，可加入硫酸銨或酵母自溶液補充氮源，有時糖蜜含量較低。壹般硫酸銨(含氮21%)的用量為糖蜜的0.36-0.40%。
壹般甜菜糖蜜酒精廠以過磷酸鈣為磷源，其用量為甜菜糖蜜的1%，浸出液濃度為5-6%。還有直接利用磷酸作為磷源，工業磷酸含量70%(比重1.5)，用量0.03%(以甜菜糖蜜計)。此外，磷酸氫二銨(NH4)2HPO4也可作為磷源，其除磷外還含有20%的氮，因此可適當減少硫酸銨的用量。